1、五金冲压连续模具設計講義講師： 金牛SEKOU目錄 沖孔模設計 復合模設計 成形模設計 結束語2沖孔模結構 沖裁是利用模具使板料生分離的沖壓工序 主要包括 落料與沖孔 。 從板料沖下所需形狀的零件 (或毛坯 )的工藝稱 落料 在工件上沖出所需形狀的 孔的工藝稱 沖孔 。 用于沖裁加工工藝的模具稱為沖孔模。 利用它可以沖出零件或是為彎曲拉深 成形等后續工步准備坯料。定義3沖孔模結構定義廢料工件落料沖孔工件廢料4沖孔模結構變形特點 整個沖裁過程可分為三個階段彈性變形階段塑性變形階段 和剪裂階段 。 彈性變形階段 由于凸模所施加的壓力材料生彈性彎曲并略有擠入凹模刃口,如下圖。版權所有 不得復制5沖孔
2、模結構變形特點 塑性變形階段 材料受力已超過彈性限度 這時凸模擠入材料同時材料也擠入凹模 由于材料反抗凸模及凹模的擠入 生彎矩 M。版權所有 不得復制6沖孔模結構變形特點 剪裂階段 靠近凹模刃口邊的材料所受應力先達到材料的抗剪強度凹模刃邊材料發生裂紋此時凸模刃邊材料尚處于塑性狀態凸模繼續擠入材料(圖a)。接著 凸模刃邊的材料也生了裂紋 當凸模與凹模單面間隙z/2合適時 從凸模和凹模分別出現的剪裂紋擴展重合而使沖裁件與材料分離(圖b)。分離后 凸模繼續移動將沖裁件推入凹模 (圖c) 。版權所有 不得復制7沖孔模結構變形特點abc8沖孔模結構沖裁力曲線右圖所示為沖 Q235樣品時的沖裁力曲線。其中
3、AB段為彈性變形區域即第一階段 BC為塑性變形 并開始發生裂紋 即第二階段C點沖裁力最大以后剪變位繼續增加壓力下降 至D點材料完全破壞。由 D至E點沖頭繼續下行 用以克服摩擦力和將沖下部分向凹模推進 即第三階段。9沖孔模結構沖裁斷面M毛面G光面R塌角沖裁所得的表面 如右圖所示 在沖出孔的上部 有些微圓角稱塌角 接著是由剪切形成的光亮光面最后是撕裂形成的毛面。而在廢料上 也有類似的三部分 只是分布位置的上下次序相反。版權所有 不得復制10沖孔模結構沖裁斷面與間隙I型間隙很大R很大a很大拉毛很大II型間隙較大R較大a正常拉毛正常III型間隙適中R減小a正常拉毛正常IV型間隙較小R減小a正常拉毛及正
4、常V型間隙很小R很小a很小拉毛及擠毛增大版權所有 不得復制11沖孔模結構沖裁斷面與間隙 上頁圖顯示了不同間隙下的沖裁斷面變化情況間隙從 I型斷面到 V型斷面逐步減小。III型斷面的間隙適中。這種斷面分光面和毛面兩部分 并帶有塌角 R和毛刺。毛刺由拉應力生 稱拉毛。毛面部分有斜度a。 II型斷面的塌角 R較III型有所增加 斜度a基本不變 拉毛仍正常。 間隙如再擴大 (I型斷面 )則塌角 R及斜度 a顯著增加 拉毛也增大 伴隨工件變形。版權所有 不得復制12沖孔模結構沖裁斷面與間隙 IV型斷面的塌角 R較III型減少 但斜度與III型相差無几。由于間隙的縮小在毛面中間出現光點 毛刺中等 除拉毛外
5、 并有壓縮應力生的擠毛。 V型斷面的塌角 R極小几乎沒有斜度 有兩層相互間隔的光面和毛面毛刺(拉毛和擠毛 )有所增加 擠毛高度和模具刃口的鋒利程度有關 刃口越鋒利 擠毛高度越小 。版權所有 不得復制13沖孔模結構沖裁斷面與間隙斷面分類I型II型III型IV型V型毛面斜度a1416 811 711 611 -塌角高度R 10%20%t8%10%t6%8%t4%7%t2%5%t光面高度G10%20%t 15%25%t25%40%t35%55%t 50%70%t 毛面高度M70%80%t60%75%t50%60%t35%55%t 25%45%t 毛刺大拉毛工件變形正常 拉毛正常 拉毛中等 拉毛及擠毛
6、大拉毛及擠毛間隙 z/217%21%t11.5%12.5%t8%10%t5%7%t1%2%t版權所有 不得復制14沖孔模結構沖裁斷面與間隙 上頁表為低碳鋼沖裁斷面與沖裁間隙的關系。 R與G的和約等于材料斷裂前凸模進入材料的深度。 對于I型斷面 工件或廢料上的光面可能窄而不規則 甚至無光面。 IV型光面帶光點。 V型光面有兩層 中間夾有毛面。 IV毛面帶粗糙面。 V型毛面分兩層 中間夾有光面。 擠毛高度與模具刃口鋒利程度有關。版權所有 不得復制15沖孔模結構間隙與沖裁力 間隙越小 沖裁力越大 而增大沖裁間隙則可以減小沖裁力。 當間隙合理時 上下裂紋重合 最大剪切力較小。 而間隙過小時 材料所受力
7、矩和拉應力減小壓應力增大 材料不易生撕裂上下裂紋不重合又生二次剪切使沖裁力增大。 間隙較大時 材料所受力矩和拉應力增大材料易于剪裂分離 故最大沖裁力有所減小。版權所有 不得復制16沖孔模結構間隙與精度 沖件精度是指沖件實際尺寸與基本尺寸間的差 差越小 精度越高。 當間隙較大時 材料受拉伸作用變大沖裁完畢后 因材料的彈性恢復 沖件尺寸向實體方向收縮即落料件尺寸小于凹模尺寸 沖孔件的孔徑大于凸模尺寸。 而間隙較小時 材料的彈性恢復使落料件的尺寸增大 而沖孔的孔徑變小。 沖件的尺寸變化量大小還與材料性能厚度軋制方向 沖件形狀等因素有關。模具制造精度及刃口狀態也會影響沖件質量。版權所有 不得復制17沖
8、孔模結構間隙與模具壽命 在沖裁過程中 模具刃口處所受的壓力非常大 使模具刃口與材料接觸面間出現局部附著現象 生附著磨損。其磨損量與接觸壓力 相對滑動距離成正比與材料 的屈服強度成反比 是模具磨損的主要形式。 當間隙較小時 接觸壓力會增大 摩擦距離增長 摩擦發熱嚴重 導致模具加劇磨損 使模具與材料間生粘結現象還會引起刃口的壓縮疲勞破壞使之崩刃。 而間隙較大時 材料彎曲拉伸相對增加模具刃口端面的正壓力增大容易生崩刃或塑性變形 使磨損加劇。版權所有 不得復制18沖孔模結構間隙與模具壽命 間隙過大或過小都會降低模具壽命。因此間隙合適或適當增大模具間隙何使凸凹模與材料間的摩擦減小并減緩間隙不均勻的不利因
9、素從而提高模具壽命。 凹模端面磨損比凸模大原因是凹模端面材料滑動較為自由而凸模下的材料沿板面方向的滑動則受到了限制。 凸模側面的磨損最大則是因為凸模側面受到卸料作用的長距離摩擦而加劇了磨損。 為了提高模具壽命 可采用較大間隙 用小間隙 就必須提高模具硬度和制造精度對沖模刃口充分潤滑以減少磨損。版權所有 不得復制19沖孔模結構間隙確定 生中通常是用一個適當的范圍作為合理間隙最大稱最大合理間隙最小稱最小合理間隙。考慮到磨損會使間隙變大故設計和制造模具時 通常用最小合理間隙。 理論確定法 主要依據是保証裂紋重合以獲得良好的沖裁斷面。公式z=2(t-h0) tg=2t(1-h0/t) tg材料h0/t
10、(%)t4軟鋼757070656555504056 中硬鋼656060555548453545 硬鋼54474745443835254 版權所有 不得復制20沖孔模結構間隙確定 在以上計算公式中 t板料厚度 (mm)h0/t生裂紋時凸模相對壓入深度裂紋與垂直方向的夾角。 從公式可以看出間隙與板材厚度相對壓深度 裂紋方向角有關。而h0和又和材料性質有關。 由上頁表可知 影響間隙的主要因素是板材力學性能及其厚度板料越厚 越硬或塑性越差 h0/t越小 合理間隙越大。材料越軟 h0/t越大 合理間隙越小。版權所有 不得復制21沖孔模結構間隙確定 表法 五類斷面常用單邊間隙見下表(z/2t%)。材料I型
11、斷面II型斷面III型斷面IV型斷面V型斷面低碳鋼最大 2111.512.58105712高碳鋼最大 251719141611132.55不鏽鋼最大 2312.513.59113512鋁最大 1781068240.51硬鋁最大 2012.514910560.51黃銅 (退火 )最大 2181068230.51黃銅 (半硬 )最大 2491168350.51.5磷銅最大 2512.513.510123.551.52.5純銅 (軟)最大 258957240.51純銅 (半硬 )最大 25911683512鉛最大 228106.57.5461.52.5鎂最大 16573.54.51.52.50.51
12、版權所有 不得復制22沖孔模結構間隙方向 落料時凹模尺寸做成工件要求尺寸凸模為凹模尺寸減去間隙。 沖孔時凸模尺寸做成工件要求尺寸凹模為凸模尺寸增加間隙。 由于凸凹模存在間隙因此落下的料或沖出的孔都是帶有錐度的其大端尺寸基本上等于凹模尺寸小端尺寸基本上等于凸模尺寸。落料以大端尺寸為公稱尺寸沖孔以小端尺寸為公稱尺寸。 由于生中的磨損 在設計時取最小合理間隙。版權所有 不得復制23沖孔模結構沖裁力沖裁力是指在沖裁中的最大剪切抗力。計算沖裁力是為了合理選擇壓力機和設計模具。平刃口模具的沖裁力計算公式如下F=Lt式中F沖裁力 (N)L沖裁周長 (mm)t材料厚度(mm)材料的抗剪強度 (Mpa)。考慮到
13、模具刃口的磨損凸模與凹模間隙不均勻 材料性能的波動和材料厚度偏差等因素實際所需沖裁力應增加30%即F沖=1.3F=1.3Lt=Ltb b材料的抗剪強度。版權所有 不得復制24沖孔模結構沖裁力根據計算出的實際沖裁力我們可選擇沖床噸位 沖床噸位應不小于實際沖裁力。在滿足實際沖裁力的同時還要兼顧本廠設備條件和沖壓生線的實際排配情況來選擇沖壓設備。當沖裁力過大時 可以用下述方法降低沖裁力A.將材料加熱沖裁 但此時應注意用熱模鋼制造模具B.階梯沖裁 凸模高度不同 C.斜刃口沖裁。為了保証品的平面度落料時凸模平刃口 凹模斜刃口 沖孔時 凸模做斜刃口 凹模做平。版權所有 不得復制25沖孔模結構材料的抗剪強度
14、材料剪切強度 (Kg/mm)材料剪切強度 (Kg/mm)軟質硬質軟質硬質鉛23-鋼板40505560錫34-鋼板0.1%C2532鋁791316鋼板0.2%C3240杜拉鋁2238鋼板0.3%C3648鋅1220鋼板0.4%C4556銅18222530鋼板0.6%C5672黃銅22303540鋼板0.8%C7290軋延青銅32404060鋼板1.0%C80105白銅20364556鋼板4056軟鋼板3240不鏽鋼板5256深抽拉鐵板3035-板25-版權所有 不得復制26沖孔模結構降低沖裁力階梯沖用于落料的斜刃版權所有 不得復制27沖孔模結構降低沖裁力沖孔斜刃切舌斜刃版權所有 不得復制28沖孔
15、模結構 在階梯沖的設計中圖示中的 T對于薄料 取沖裁板厚 對于厚材 T則可取料厚的一半。 斜刃沖裁不僅可以降低沖裁力還可使工件的斷面光潔度有所改善另外 還可以降低沖裁中的噪聲改善沖壓加工的工作環境。 但斜刃沖裁也有其缺陷那就是沖下的廢料變形較為嚴重不利于對廢料進行再利用。降低沖裁力版權所有 不得復制29沖孔模結構卸料力 推料力和頂料力 卸料力 Px是將箍在凸模上的板料卸下時所需要的力推料力 Pt是將落料件順著沖裁凹模洞口推出時所需的力 頂件力 Pd是將落料件逆著沖裁方向頂出凹模刃口時所需的力。版權所有 不得復制30沖孔模結構經驗公式如下 :PX=Kx*P(N)PT=nKt*P(N)PD=Kd*
16、P(N)式中,KxKtKd-分別為卸料力 推件力和頂件力系數 P-沖裁力 n-同時卡在凹模洞口的落料件數n=H/tH為凹模刃壁垂直部分高度 t為料厚。當采用錐形洞口時 因無落料件卡在洞口故可不計推件力。 卸料力 推料力和頂料力版權所有 不得復制31沖孔模結構 沖裁時 ,被沖剪的胚料 (Blank)留於下模孔,有強力固著於壁的性質,如果下模剖面的入口與出口加工成同一尺寸,則由前述理由,胚料停止於下模孔,對下一次的沖剪作業造成不利影響,如此廢料積留於下模而沖頭所要壓力逐漸升高,再者從下模本身考慮 ,胚料固著 ,強制壓下 ,下模的摩損較嚴重。 刃口斜度有利於廢料的落下。 刃口斜度可以減輕沖頭的負荷。
17、 刃口斜度有利於減少沖頭與下模的摩損提高模具的使作壽命。刃口斜度版權所有 不得復制32沖孔模結構 刃口斜度有如下圖所示兩種形式A圖留有一段直段 圖B則表示從刃口就直接做斜度。 圖A主要用于薄材 留有直段 在凹模磨損后研磨凹模 其刃口尺寸不變 圖B所示在研磨后 尺寸變化甚小 而沖裁時下模磨損較慢 且可以減小推料力 減輕沖子負荷。刃口斜度版權所有 不得復制33沖孔模結構 圖A所示由于其有直段 下模側壁磨損相對來較為嚴重 如果品上所沖的孔較小時由于沖子負荷較大 沖子較易折斷如果設計這種刃口時建議小沖子做成快換結構 下模也建議做入子。 圖B所示由于其沒有直段相對來廢料與下模刃口間基本沒有固著在沖床快速
18、沖壓時 由于沖頭磁性 真空負壓 油膜等因素的影響 易生跳料 -即廢料上行至模面。如果設計為這種刃口時建議沖子做成子母沖 或是在沖子上加工吹氣孔或者改進沖子形狀 (如沖嘴部做成錐形 )。刃口斜度版權所有 不得復制34沖孔模結構 在沖壓生中 沖裁件在板 條料的布置方法稱排樣 排樣是否合理直接影響到材料的經濟利用。 在沖壓生中 毛坯材料費用占 60%以上排樣的目的就是在于合理利用材料。評價排樣的經濟性 合理性的指標就是材料利用率。 條料的材料利用率 =nS/bL*100%其中n條料上沖件總數 S沖件面積 b條料寬度 L條料總長。 板料的材料利用率 =nS/bL*100%各符號含義同上。排樣版權所有
19、不得復制35沖孔模結構 在沖壓中 所生的廢料有工藝廢料和結構廢料兩種 要提高材料利用率就必須減少廢料面積。 排樣中相鄰沖件間的余料或沖件與料條邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊用以防止送料發生偏差時 沖出殘缺的品。搭邊不可太小 過小的搭邊剛性不足有隨凸模進入凹模的趨勢 容易使刃口受損。 排樣分為有搭邊排樣和無搭邊排樣兩種。對于有完整和合圖形且沖裁精度不太高的沖件可用無搭邊排樣。排樣版權所有 不得復制36沖孔模結構最小工藝搭邊材料厚度t圓件或 R2t的圓角矩形件邊長 L50矩形件邊長 L50或R2t工件間沿邊工件間沿邊工件間沿邊0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51
20、.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.02.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.5版權所有 不得復制37沖孔模結構 上頁表列搭邊適用于低碳鋼對于其他材料應乘以以下系數 中等硬度的鋼 0.9 軟黃銅 純銅 1.2 硬鋼 0.8 鋁
21、 1.31.4 硬黃銅 11.1 非金屬 1.52 硬鋁 11.2 有側刃的搭邊可乘系數0.75。 以上所的搭邊為最小工藝搭邊在設計排樣時 應予以適當加大。搭邊版權所有 不得復制38沖孔模結構 常用的排樣類型有單行直排 單行斜排 多行直排 對頭直排 對頭斜排。 少無廢料排樣沖裁的特點節省原材料 模具結構簡單 模具成本降低 一沖程可沖多個品提高了勞動生率 減輕了壓機負荷 但條料或卷料的寬度公差直接影響工件精度 在條料的所謂匯合點(即三個或多個工件相交的一點)上可能出現較大的毛刺整個品外形上毛邊方向不一致。排樣類型版權所有 不得復制39沖孔模結構 沖件的工藝性 是指沖件對沖壓工藝的適應性。沖件工藝
22、性對沖裁件質量 材料經濟利用 生率 模具制造及使用壽命等都有很大的影響。因此 設計中應盡可能提高其工藝性。 沖件的工藝性主要由以下兩個方面的因素決定 沖裁件的形狀及尺寸沖件的精度與粗糙度。沖件的工藝性版權所有 不得復制40沖孔模結構 沖件形狀應盡量設計成簡單對稱的形狀或是和合圖形 這樣可以減少排樣廢料。 沖件的外形和孔盡量避免尖的角在各直線或曲線連接處應有適當的圓角。最小圓角半徑見下表。沖件的工藝性形狀和尺寸工序線段夾角黃銅 純銅 鋁軟鋼合金鋼落料900.18t0.25t0.35t900.35t0.50t0.70t沖孔900.20t0.30t0.45t900.40t0.60t0.90t版權所有
23、 不得復制41沖孔模結構 沖件上凸出懸臂和凹槽寬度不宜過小硬鋼為1.52.0t黃銅軟鋼為 1. 01.2t 純銅鋁為0.80.9t當t1mm時按t=1mm計算。 在彎曲件或拉深件上沖孔時其孔壁與工件直壁之間應保持一定距離若距離太小 沖孔時會使沖頭受水平推力而折斷。沖件的工藝性形狀和尺寸版權所有 不得復制42沖孔模結構沖孔時 孔徑不宜過小。其最小孔徑與孔的形狀材料的力學性能 材料的厚度等因素有關。無導向凸模沖孔的最小尺寸見表 1用凸模護套精密導向沖孔的最小尺寸見表2 。沖件的工藝性形狀和尺寸材料圓孔d正方形孔邊長a腰形孔寬 a矩形孔寬 a硬鋼d1.3ta1.2ta0.9ta1.0t軟鋼及黃銅d1
24、. 0ta0.9ta0.7ta0.8t鋁鋅d0.8ta0.7ta0.5ta0.6t材料圓形孔 (d)方形孔 (a)硬鋼0.5t0.4t軟鋼及黃銅0.35t0.3t鋁鋅0.3t0.28t表2 表1 版權所有 不得復制43沖孔模結構 沖件的孔與孔間 孔與邊緣間的距離不應過小否則會影響模具強度和沖件精度。一般情況下宜取此間距大于或等于兩倍料厚并不得小于34mm必要時則可取 11.5倍的料厚 當料厚小于1mm時取11.5mm但模具壽命則有所下降。 腰鼓形沖件 允許圓弧半徑 R應大于料寬的一半即能采用少廢料排樣如R等于料寬的一半 就不能采用少廢料排樣因料的正偏差會導致台肩生。沖件的工藝性形狀和尺寸版權所
25、有 不得復制44沖孔模結構 留有余量的沖件 可以通過整修提高外形或形的粗糙度和精度。外形整修過程如下圖所示會形成環狀切屑。整修版權所有 不得復制45沖孔模結構 影響整修余量的因素整修凹模尺寸的制造公差和允許磨損 整修凸模尺寸的制造公差和允許磨損 回彈的變化 落料毛坯在模具中定位誤差。 整修雙向余量見下表 表中最小余量用于簡單形狀最大余量用于復雜或帶尖角的形狀 多次整修的末次整修用表中最小。外形整修整修余量材料厚度 t黃銅 軟鋼中等硬鋼硬鋼最小最大最小最大最小最大1.50.100.150.150.200.150.251.530.150.200.200.250.200.30340.200.250.
26、250.300.250.35450.250.300.300.350.300.40版權所有 不得復制46沖孔模結構 普通沖件的斷面由光面和毛面組成。而光潔沖裁則可以粗糙度為 Ra1.60.4m 級的斷面 完全不出現或很少出現撕裂的毛面。 凹模帶圓角刃口的落料如下圖 (左)負間隙落料如下圖 (右)光潔沖裁版權所有 不得復制47沖孔模結構 凹模帶圓角刃口的落料。制造凹模時圓角半徑先做得小一些 試沖過程中視需要逐步增大圓角。對不規則形狀特別是小圓弧突出部分缺口等 要用較小圓角。小圓角與其他部分大圓角逐漸過渡。 凸模刃口保持鋒利 并固定牢靠 以免在沖裁中彎曲。 凹凸間隙較一般沖裁大為減少而與材料厚度關系
27、不大。 對多數材料及各種厚度雙面間隙為0.010.025mm間隙大了會造成撕裂現象。 工件從凹模逸出后 其尺寸會增加 0.020.05mm。 此種沖壓方法沖裁力約為普通沖裁力的110%150%。光潔沖裁版權所有 不得復制48沖孔模結構 光潔沖裁常用圓角半徑見下表 負間隙落料主要適用于軟的有色金屬及其合金。沖壓過程帶有部分正擠的性質所需沖裁力為普通沖裁力的 1.52倍。 負間隙隨輪廓形狀而不同突出的角部最大凹入的部分最小。 由于凸模大于凹模 模具上應有限位柱 保証凸模的最低位置在凹模面上0.10.2mm。光潔沖裁材料厚度材料低碳鋼鋁紫銅130.250.50.250.25460.51.00.250
28、.50.250.5版權所有 不得復制49沖孔模結構 凸模帶圓角的沖孔主要用于軟鋼及有色金屬沖孔深比 t/D1/3的孔雙面間隙取 0.010.02且與料厚無關。如下圖 (左)。 帶台凸模沖孔主要用于中等厚度材料如下圖 (右)。光潔沖裁版權所有 不得復制50沖孔模結構 精密沖裁簡稱精沖。它是在普通沖裁的基礎上采取強力齒圈壓邊 小間隙 凹模圓角 施加反頂力等四項工藝措施的一種沖壓分離加工方法。其沖件的斷面粗糙度尺寸精度擴斷面垂直度均比普通沖裁高很多。另外斷面擠出的毛刺很薄容易去除 且塌角高度也很小。精沖版權所有 不得復制51沖孔模結構 精沖的工作部分如下圖所示1沖子2齒圈壓板 3板料4凹模5頂出器精
29、沖版權所有 不得復制52沖孔模結構 齒圈壓板 (V Ring) 精沖的壓料板與普通沖裁不一樣它帶有齒圈 起強烈壓邊作用 使之形成三向壓力狀態 增加了變形區及其鄰域的靜水壓。齒圈壓板是精沖變形中最重要的工藝措施。其V形環部分角度為對稱45V形環與刃口邊的距離a(=0.7t)及V形環高度 h(0.2t)應隨精沖材料的不同而不同。精沖特點材料厚度tahR11.710.30.21.82.21.40.40.22.32.71.80.50.12.83.22.10.60.13.33.72.50.70.23.84.52.80.80.2版權所有 不得復制53沖孔模結構 凹模(或沖頭 )小圓角 普通沖裁時 模具刃口
30、越尖越好而精沖時 刃尖仍有 0.020.2mm左右或(12)%的圓角 抑制了剪裂縫的發生限制了剪裂面的生 而且對工件斷面的擠光作用更有利。 小間隙 間隙越小 沖裁變形區的拉應力越小壓應力的作用越大。通常精沖部分的間隙取0.010.02mm對一些較薄的板材也可取(0.51.2)%t。小間隙還使模具對剪切面有擠光作用。 反頂力 施加很大的反頂力 很顯然能減輕材料的彎曲變形 起到增加壓應力因素的作用進一步促使其斷裂面的減少剪切光亮帶的增加 同時也使工件無彎拱。精沖特點版權所有 不得復制54沖孔模結構精沖過程 精沖過程如下圖所示圖A為材料送進模具 圖B為模具閉合 材料被齒圈壓板 凹模凸模和頂出器壓緊
31、圖C為材料在受壓狀態下沖裁圖D沖裁完畢 圖E為齒圈壓板下卸料 送料圖F為頂出器頂出工件并排走。版權所有 不得復制55沖孔模結構精沖模設計要點 精沖排樣基本上和普通沖裁相似但搭邊應加一些。對于復雜的 帶鋸齒形的沖裁表面應放在進料方向 以便精沖時搭邊更充分。 精沖模刃口尺寸與普通沖裁模類似落料件仍以凹模為基准 沖孔件以凸模為基准。不同的是精沖后零件外形和孔均有微量收縮。版權所有 不得復制56沖孔模結構精沖力 精沖變形所的總能量比普通沖裁大一倍左右但僅用于切離材料的沖裁力并不大可依下式計算F=0.9Ltb=Lt 式中符號與普通沖裁力公式中的意義相同。 另有文獻提出了精沖時的抗剪強度為=(mt/d+0
32、.75) b當2C/t=0.005時m=3.0當2C/t=0.01時m=2.85工藝力精沖普通沖裁工藝力精沖普通沖裁沖裁力F1 =0.9Ltb=LtF1 =0.8Ltb=Lt卸料力F4=(0.10.15)F1F40.03P1壓邊力F2=(0.30.5)F1F20(或=F4)推件力F5=(0.10.15)F1F5 0.1F1反頂力F3=(0.10.15)F1F3 0.1F1普通沖裁力與精沖力比較版權所有 不得復制57沖孔模結構沖孔模結構示意圖版權所有 不得復制58沖孔模結構 制造成本低 沖孔模由于模具結構簡單制造周其相對較短成本也相對較低。 生效率較低 對于多工程完成的品來 生效率相對較低占用機
33、台 空間和人力較多。 精度不高 對于多工程完成的品來由于存在多次定位導致品精度有所下降。單工序沖模的特點版權所有 不得復制59沖孔模結構版權所有 不得復制60沖孔模結構典型結構版權所有 不得復制61沖孔模結構典型結構編號模板代號模板名稱材質厚度編號模板代號模板名稱材質厚度1HP上托板SS41307SP上打板SLD202BB上墊SS41808DB下模板SLD303HH上模座SS41409CB下墊板YK30204BP上墊板YK302010DD下模座SS41505PP上夾板SS412011CC下墊SS41906SB上打背板YK301812DH下托板SS4125版權所有 不得復制62沖孔模結構 沖床滑
34、塊帶動上模從開模狀態時的最高點開始向下運動此時下上模未有接觸 。 當上打板接觸到下模的沖件時上打板停止運動 ,沖床滑塊繼續向下運動上模料彈簧開始壓縮上打板受彈簧壓力 壓緊沖壓 .經過一定的行程 ,裝在上夾板上的沖子接觸到沖件。 沖床滑塊繼續向下運動,在接近下死點(閉模狀態 )時沖子完全進入下模孔 完成沖孔。 沖孔模的工作過程版權所有 不得復制63沖孔模結構 沖孔廢料從下模板到下墊板到下模座漏料孔落下 。 在沖床經過下死點后沖床滑塊帶動上模開始回升 此時 由於壓力緩解 在上模料彈簧力的作用下上打板把沖件從沖子上頂出完成料。下模板的頂料銷上頂,使沖件回位 。 沖床滑塊帶動上模繼續上行回到開模狀態時
35、的最高點完成一次沖壓過程 。 沖孔模的工作過程版權所有 不得復制64沖孔模結構 材質SS41 或S45C 熱處理硬度 : NONE (即不熱處理 ) 功能將模具的上模部分通過夾模器連接固定在沖壓設備的滑塊上可使模具的上模隨沖壓設備上下運動。 適用情況 視沖床的閉模高度來選取在沖床的閉模高度較小時可以不用上托板和上墊 。 厚度對于KINFON沖床G1-160G2-250厚度為 30MM對于600T沖床為40MM。沖孔模的模板上托板版權所有 不得復制65沖孔模結構 材質 SS41 或S45C 熱處理硬度 : NONE (即不熱處理 ) 功能 位於上托板與上模座之間起墊高作用 根據需要調整其高度可使
36、模具適用於不同的沖壓設備並可保証夾模器有足的安放空間。 排布 上墊排布的位置會影響到整個的受力狀況 從而影響到模板的工作質量及品的質量。因此應排在重點受力部位。沖孔模的模板上墊 (一)版權所有 不得復制66沖孔模結構 適用情況 視沖床的閉模高度來選取在沖床的閉模高度較小時可以不用上托板和上墊 。 厚度 常用厚度 80MM如果夾模時夾模器位置在上模座范圍上墊高度不得小于70MM否則 上模座上應有夾模器避位。也可根據實際情況進行調整。沖孔模的模板上墊 (二)版權所有 不得復制67沖孔模結構 材質 S45C或SS41 熱處理硬度 NONE 功能 是上模部分及外導柱或外導套的固定板。沒有上托板時還具有
37、上托板的功能。 厚度 常用厚度為 30或40MM 。沖孔模的模板上模座版權所有 不得復制68沖孔模結構 材質 S45C或SS41或YK30或SKD11 熱處理硬度 NONE或HRC52或HRC58如果夾板上打凸 壓沙拉沖子 或是對于不鏽鋼沖件時上墊板要有足的硬度此時上墊板的硬度可取 HRC58 HRC62。 功能 承受夾板上沖子的作用力,保証彈簧有足的壓縮行程。 厚度 常用厚度為 20MM設計時其厚度可根據需要調整。沖孔模的模板上墊板版權所有 不得復制69沖孔模結構 材質 S45C或SS41 熱處理硬度 NONE 功能 對沖子與導柱起夾持與定位作用。 厚度 常用厚度為 20MM設計時其厚度可根
38、據需要調整。沖孔模的模板上夾板版權所有 不得復制70沖孔模結構 材質 S45C或SS41或YK30或SKD11 熱處理硬度 NONE或HRC52當其支承打板上入子時應選用 YK30或是SKD11并作相應的熱處理。 功能 支承打板上的入子或是配沖子長度。 厚度 常用厚度為 18MM或10MM當配用 60MM的沖子時 一般選18MM配50MM的沖子時 選 用10MM。沖孔模的模板上打背板版權所有 不得復制71沖孔模結構 材質 SKD11 熱處理硬度 HRC52 功能 在合模時起壓料作用在開模時起卸料作用 需要硬度 耐磨損性及適當的耐沖擊性是工作模板是沖子的導向板。 厚度 常用厚度為 18MM或20
39、MM當配用 60MM的沖子時 一般選20MM配50MM的沖子時 選 用18MM。也可根據實際情況選用其厚度。沖孔模的模板上打板版權所有 不得復制72沖孔模結構 材質常用SKD11或SLD(建議用 SLD) 在沖制如 SUS301時可考慮用 SKH系列高速鋼如SKH59。 熱處理硬度 常用HRC58對于SKH系列鋼材來 可用到 HRC62以上。 功能一般用來作凹模刃口需要硬度及耐磨損性 是工作模板 。 厚度常用厚度為 25MM或30MM。模板大小應參考日立或是大同的標准以便下料時節省材料并減少加工量。沖孔模的模板下模板版權所有 不得復制73沖孔模結構 材質 常用 SKD11或YK30或SS41
40、熱處理硬度 常用 HRC52或HRC58或NONE當下模部分沒有入子時可選 用SS41且不需墊處理。 功能 承力部件 ,保証下模板沖裁刃口強度及對下模板入子的固定與承力 。 厚度 常用厚度為 20MM。模板大小應參考日立或是大同的標准以便下料時節省材料并減少加工量。沖孔模的模板下墊板版權所有 不得復制74沖孔模結構 材質 SS41 熱處理硬度 NONE 功能 是下模部分及外導套或外導柱的固定板 。 厚度 常用厚度為 50MM或是40MM可根據實際情況選用也可用其他厚度的模座。沖孔模的模板下模座版權所有 不得復制75沖孔模結構 材質 SS41 熱處理硬度 NONE 功能 位於下托板與下模座之間起
41、墊高及方便排廢料作用根據需要調整其高度可使模具適用於不同的沖壓設備。沖孔模的模板下墊版權所有 不得復制76沖孔模結構 排布 下墊排布的位置會影響到整個模具的受力狀況從而影響各模板的工作質量及品的質量 。 厚度 可根據實際情況選用如果夾模器夾模位置在下模范圍 其高度不應小于 70MM否則下模座反面應在夾模器的相應位置避位。沖孔模的模板下墊版權所有 不得復制77沖孔模結構 材質 SS41或S45C 熱處理 NONE 功能 將模具的下部分通過夾模器連接固定在沖壓設備的床台上 。 厚度 對于 KINFON沖床 G1-80G2-250厚度為 25MM 。沖孔模的模板下托板版權所有 不得復制78沖孔模結構
42、 材質通常為 SKD11但應根據加工的材料不同 選用不同的材質。 熱處理 通常為 HRC58但與所加工材料和沖子的材質有關。 功能通過沖子與凹模對素材及工序件的剪切 沖出品上所需的孔。 厚度沖子的實際長度與沖孔模的實際結構有關 對于標准沖子 常用長度有60MM 50MM和40MM三種。沖孔模的沖子版權所有 不得復制79沖孔模結構 沖床的噸位和沖床的結構不同其適用模高也不相同。 沖孔模各塊模板的厚度之和應在相應沖床的裝模度之否則此模具就不適用于此沖床。 對于 KINFON沖床 其適用模高可以在一定范圍進行調節以增大其適用模高的范圍。沖孔模的閉模高度版權所有 不得復制80沖孔模結構常用沖床的適用模
43、高版權所有 不得復制81沖孔模結構模板間的連接版權所有 不得復制82沖孔模結構模板間的連接 上頁圖為上托板 上墊和上模座間的連接方式。 螺絲 B1一般用 M16*L其長度 L可定為上墊的厚度 +40MM螺絲 B2一般為 M12*LL一般取 40MM。 B2的數量一般 N取N=上墊數量*2而B1的數量要視具體的模具而定。版權所有 不得復制83沖孔模結構模板間的連接版權所有 不得復制84沖孔模結構模板間的連接 上頁圖為上模座 上墊板 上夾板上打背板和上打板間的連接方式。 打板和打背一般固定在一起然后用等 高套和上模部分連在一起。 外導柱 H1的數量和規格要視具體的模具而定 常用的兩柱式 四柱式等而
44、螺絲 BB1的規格則為M8*30其數量為 H1的3倍。版權所有 不得復制85沖孔模結構模板間的連接 固定銷 C1一般為 D*L其中當模板大于 300*200時D=10否則D=8而L則為上模座 上墊板與上夾板厚度之和減去1015后取 5的整數倍。 螺絲 B3的規格為 MD*L其中 當模板大于 300*200時D=10否則D=8而L則為上模座 上墊板與上夾板厚度之和減去1419后取 5的整數倍。版權所有 不得復制86沖孔模結構模板間的連接 彈簧D1規格為 D*L在模板上有足空間時 盡量選用 30的綠色彈簧 其長度則為上墊板與上夾板的厚度和加上打板行程H。 等高套筒 E1規格為 MD*L其中D通常取
45、10或是8L為上夾板與打背的厚度之和加上打板行程 H。 固定銷 C2規格為 D*LD視模板大小取10或是 8L則取上打板與上打背厚度之和減 35然后取 5的整數倍。版權所有 不得復制87沖孔模結構模板間的連接 輔助導柱 A1規格D*LD視模板的大小不同取 L為上夾板 打背板和上打板厚度之和加上打板行程H再加上2530后取5的整數倍。排導柱時要注意防呆 對于四柱的模具 一般用三大一小的防呆方式。 六角螺絲 B4規格M8*LL可取上打板與上打背的厚度之和減去1115后取整 5的倍數。版權所有 不得復制88沖孔模結構模板間的連接版權所有 不得復制89沖孔模結構模板間的連接 上頁圖為沖孔模下模部分五金
46、零件的連接示意圖。 排布下模固定銷時應注意盡量避開下墊的位置 否則下墊上應逃位避開固定銷的位置。 注意在孔定位銷 G2兩側應對稱加頂料銷F1。 下模座到下墊的螺絲B7在下模座上不必沉螺絲頭。版權所有 不得復制90沖孔模結構模板間的連接 外導套 H2的數量和規格配合上模的導柱H1取。 螺絲BB2和BB1一樣規格為 M8*30數量為外導柱數量的 3倍。 固定銷 C3規格取 10*40設計時應注意下模座逃孔。 固定銷 C4規格取 10*40當下模座厚度超過40時注意反面沉孔。版權所有 不得復制91沖孔模結構模板間的連接 六角螺絲 B6的規格 M10*LL取下模板與下墊板厚度之和加上1015MM后取
47、5的整數倍。 頂料銷組件 F1中頂料銷規格D*L優先選用 D*L=8*20彈簧優先選用 10的紅色彈簧 止付螺絲優先選用 M12*12的止付螺絲。在位置有限時 據實際情況選用。版權所有 不得復制92沖孔模結構模板間的連接 六角螺絲 B7的規格M12*LL取下模座的厚度加上25后取 5的整數倍。 六角螺絲 B8的規格 M12*35。 六角螺絲 B5的規格 M6*L L取定位 G1的高度加 610后取5的整數倍。版權所有 不得復制93沖孔模結構彈性元件 為了保証品的平面度我們常用彈性壓料和卸料的方式 使用的彈性元件有彈簧優力膠 橡膠和氮氣彈簧等。 在以上所的彈性元件中優力膠 橡膠以及氮氣彈簧可以提
48、供很大的彈力。優力膠和橡膠相對來價格較低但易老化且易發生蠕變 對于大批量生不利而氮氣彈簧相對來 價格較高 僅適用于特殊場合。 彈簧則能適用于各種批量的生但其價格相對優力膠 橡膠來要高。版權所有 不得復制94沖孔模結構彈性元件 矩形彈簧按其荷重的不同其顏色也不同。其分別顏色為棕色 (極重荷重 )綠色(重荷重 )紅色(中荷重 )藍色(輕荷重 )黃色(輕小荷重 )。顏色不同其彈性模量也不同 最大壓縮比也不同。 我們常用來壓料和卸料的彈性元件為矩形彈簧常用種類為綠色或棕色彈簧在空間足的時候常用規格為 30*LL為其長度。 而用于沖孔模下模的頂料彈簧則多用紅色彈簧常用規格為 10*L(或8*L)L為其長
49、度。 彈簧長度 L一般為 5mm為一階 當長度大于100mm時則為10mm一階。版權所有 不得復制95沖孔模結構彈性元件黃色藍色紅色綠色棕色100萬回壓縮比40%32%25.6%19.2%16%50萬回壓縮比45%36%28.8%21.6%18%30萬回壓縮比50%40%32%24%20%最大壓縮比58%48%38%28%24%版權所有 不得復制96沖孔模結構彈性元件 所需卸料彈簧數量 =卸料力 /(彈性模量 *壓縮長度 )+35。 彈簧由于在壓縮時會有外徑膨脹故沉孔應比彈簧外徑大 0.52.0mm但也不宜過大否則由于孔失去導向作用易引起彈簧失穩扭曲斷裂。 彈簧的壓縮量不應大于30萬次使用條件
50、下的壓縮量 否則彈簧較易損壞。 為了裝模的方便 我們在設計沖孔模時卸料一般不做預壓。版權所有 不得復制97沖孔模結構其他彈性元件優力膠橡膠氮氣彈簧版權所有 不得復制98沖孔模結構打板連接方式 打板常用連接方式如下版權所有 不得復制99沖孔模結構連接元件版權所有 不得復制100沖孔模結構模具穩定性 模具穩定性是指在正常沖壓加工條件下批量生時 能保証沖件精度和模具正常工作狀況的能力。 模具不穩定 會降低品的良品率降低生效率 嚴重者則可能損壞模具。 影響沖孔模穩定性的常見因素有廢料跳屑小沖子易斷 抽芽不良 切邊不齊 披鋒不良 下模堵料 不料等。版權所有 不得復制101沖孔模結構模具穩定性 所謂廢料跳
